BACKGROUND: Well-known plants can process 12 tons of unpeeled rapeseed per day, producing 40% of oil for diesel fuel and 60% of cake with the oil content up to 20% from each ton of seeds. To produce edible oil, peeled rapeseed seeds should be used. The problem of high-quality peeling of rapeseed with separation of the husk from the kernel and the preservation of the integrity of the kernel remains unresolved.
AIM: Development of the facility for rapeseed seeds peeling in the ultrahigh frequency electromagnetic field in the process of hydromechanical destruction and abrasion of husk.
METHODS: Peeling of rapeseed seeds occurs:
– due to hydromechanical destruction (moistening of the husk to preserve strength of the kernel, a single impact to destroy the strength of the bonds between the husk and the kernel);
– due to abrasion of the husk as a result of friction against the rotating cone of the condenser part of the quasi-toroidal resonator and mutual friction of the seeds in the ultrahigh frequency electromagnetic field.
RESULTS: The flow of the initial rapeseed seeds is transported with the airflow into the receiving container, where it is moistened. Then, the moistened seeds follow through the radio-transparent funnel located in the condenser part of the quasi-toroidal resonator, fall on the surface of the rotor, and are subjected to repeated impact, intense friction against the abrasive surface. As a result, the husk of rapeseed seeds is separated from the kernel. The kernels fall down and are discharged through the container. Light particles are removed with the airflow through a pneumatic separation channel. In the sedimentary chamber, heavy tins are separated from light impurities. Microcracks appear in the husk of rapeseed seeds, which facilitates separation from the kernel. The amount and rate of moisture absorption depends on the temperature of endogenous heating of rapeseed seeds. As the temperature rises, the kinetic energy of the water molecules increases and, consequently, the intensity of moisture transfer in the husk increases as well.
CONCLUSION: Calculations show that the electric field strength in the resonator reaches up to 15 kV/cm, which makes it possible to increase the temperature of dielectric heating of rapeseed seeds by 15-20 °C at a circumferential rotor speed of 18–20 m/s and promotes the separation of the moistened husk from the seed kernel. With an electric rotor drive power of 4.2 kW, a rotation speed of 750 rpm, and a magnetron power of 3.3 kW, the facility capacity is 150 kg/h. Energy costs are 0.05 kWh/kg. Advantages of the microwave-powered husker with a quasi-toroidal resonator are high technological efficiency and relatively low power consumption. Endogenous heat enhances the process of husk swelling. The resulting internal shifts facilitate the process of separating the husk from the rapeseed kernel, and the thermal factor makes it possible to shorten the duration of separation of the husk from the kernel.
Обоснование. Существующие заводы могут перерабатывать до 12 т не шелушённых семян рапса в сутки, производя из каждой тонны семян 40% масла для дизельного топлива и 60 % жмыха с содержанием до 20 % масла. Шелушённые семена рапса необходимо использовать для изготовления пищевого масла. Качественное шелушение семян рапса с отделением лузги и сохранением целостности ядра остаётся нерешённой проблемой.
Цель работы — разработка установки для шелушения семян рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты при гидромеханическом разрушении и истирании оболочек.
Материалы и методы. Шелушение семян рапса происходит: за счёт гидромеханического разрушения (увлажнения оболочки для сохранения прочности ядра, однократного удара для разрушения прочности связей оболочек и ядра); истирания оболочек в результате трения о вращающийся конус конденсаторной части квазитороидального резонатора и взаимного трения семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с последующим удалением оболочек за счёт продувки семян воздушным потоком.
Результаты. Сырьё транспортируется воздухом в приёмную ёмкость, где увлажняется. Затем увлажнённые семена через радиопрозрачную воронку, расположенную в конденсаторной части квазитороидального резонатора, попадают на поверхность ротора, подвергаются многократному ударному воздействию, интенсивному трению об абразивную поверхность. В результате этого оболочки семян рапса отделяются от ядер. Ядра падают вниз и выводятся через ёмкость. Легкие частицы удаляются воздухом через пневмосепарирующий канал. В осадочной камере происходит разделение тяжёлых относов и легких примесей. В оболочке семян рапса появляются микротрещины, что облегчает её отделение от ядра. Количество и скорость поглощения влаги зависят от температуры эндогенного нагрева компонентов семян рапса. При повышении температуры возрастает кинетическая энергия молекул воды и, следовательно, интенсивность влагопереноса в оболочке.
Заключение. Согласно расчётам, напряжённость электрического поля в резонаторе достигает 15 кВ/см, что позволяет при окружной скорости ротора 18–20 м/с увеличить температуру диэлектрического нагрева семян рапса на 15–20 °С и способствует отделению увлажнённой оболочки от ядра семян. При мощности электропривода ротора 4,2 кВт, частоте вращения 750 об/мин, мощности магнетронов 3,3 кВт, производительность установки составит 150 кг/ч, а энергетические затраты 0,05 кВт∙ч/кг. Достоинства шелушителя с СВЧ энергоподводом в квазитороидальный резонатор: высокая технологическая эффективность и сравнительно малый расход электроэнергии. Эндогенное тепло усиливает процесс набухания оболочек. Возникающие внутренние сдвиги облегчают процесс отделения оболочек от ядер рапса, а тепловой фактор позволяет сокращать продолжительность отделения.